15 Universitas Kristen Petra

3. METODOLOGI

3.1. Metodologi Penelitian

Tahap awal penelitian ini dimulai dengan memodelkan struktur bangunan

Hotel X di Kupang dengan menggunakan program SAP2000 v18. Seluruh

penampang balok, kolom, dan dinding geser dimasukkan dan digambarkan pada

SAP2000 v18 seperti pada Gambar 3.1. Dinding geser pada struktur Hotel X

memiliki penampang berbentuk L seperti pada Gambar 3.2. Namun karena

keterbatasan pada program SAP2000, dinding geser dimodelkan menjadi dua

bagian berpenampang persegi panjang (seperti pada Gambar 3.3 dan Gambar 3.4)

yang dihubungkan dengan diaphragm joint constraint.

Gambar 3.1. Pemodelan Struktur Bangunan Hotel X pada Program SAP2000

16 Universitas Kristen Petra

Gambar 3.2. Dinding Geser pada Struktur Hotel X Lantai 3

Gambar 3.3. Pemodelan Dinding Geser Arah X pada SAP2000 (As 6)

Dinding Geser

Arah X

7

6

5

4

3

2

1

17 Universitas Kristen Petra

Gambar 3.4. Pemodelan Dinding Geser Arah Y pada SAP2000 (As 7)

Kemudian untuk melakukan analisis secara nonlinier, diperlukan properti

nonlinier yang harus dimodelkan pada SAP2000 berupa hinge property. Pemodelan

hinge property untuk lentur dan lentur-aksial memerlukan grafik hubungan

moment-curvature, sedangkan pemodelan hinge property untuk geser memerlukan

grafik hubungan force-displacement. Untuk memperoleh kedua grafik tersebut,

digunakan program CUMBIA (Montejo & Kowalsky, 2007). Output dari program

CUMBIA yang digunakan untuk pemodelan hinge property lentur adalah grafik

bilinear approximation moment-curvature relation (grafik warna merah pada

Gambar 3.5), dan untuk pemodelan hinge property geser digunakan grafik shear

capacity (assessment) – shear displacement. Gambar 3.6 menampilkan grafik shear

capacity (assessment) – total displacement (shear + flexural displacement), nilai

shear displacement dapat dilihat pada Lampiran B.

Gambar 3.5 dan 3.6 berturut-turut menampilkan output dari program

CUMBIA berupa grafik moment-curvature dan grafik force-displacement. Contoh

output numerik dari program CUMBIA dapat dilihat pada Lampiran B. Gambar 3.7

menunjukkan input untuk memodelkan hinge property pada balok (lentur dan

geser). Gambar 3.8 menampilkan input informasi umum dan beban aksial pada

pemodelan hinge property lentur-aksial untuk kolom, sedangkan Gambar 3.9

menunjukkan input grafik moment-curvature pada pemodelan hinge property

lentur-aksial untuk kolom.

Dinding Geser

Arah Y

18 Universitas Kristen Petra

Gambar 3.5. Output Grafik Moment-Curvature dari Program CUMBIA

Gambar 3.6. Output Grafik Force-Displacement dari Program CUMBIA

A

B

C D

E

A

B

C

D

E

19 Universitas Kristen Petra

(a)

(b)

Gambar 3.7. Input pada Pemodelan Hinge Property untuk Balok pada SAP2000:

a) Hinge Property Lentur; b) Hinge Property Geser

20 Universitas Kristen Petra

(a)

(b)

Gambar 3.8. Input pada Pemodelan Hinge Property Lentur-Aksial untuk Kolom

pada SAP2000: a) Informasi Umum; b) Beban Aksial Kolom

21 Universitas Kristen Petra

(a)

(b)

Gambar 3.9. Input Grafik Moment-Curvature pada Pemodelan Hinge Property

Lentur-Aksial Kolom pada SAP2000: a) Grafik Moment-Curvature untuk Lentur

Arah X; b) Grafik Moment-Curvature untuk Lentur Arah Y

22 Universitas Kristen Petra

Setelah struktur dimodelkan pada SAP2000, struktur kemudian dianalisis

menggunakan Nonlinear Time History Direct Integration Analysis. Gempa yang

diterapkan pada struktur adalah gempa dengan periode ulang 2500 tahun dan gempa

desain dengan intensitas sebesar 2/3 dari gempa dengan periode ulang 2500 tahun.

Dari analisis tersebut, dapat diperoleh nilai-nilai displacement dan kerusakan

struktural berupa sendi plastis yang terjadi pada struktur. Data-data tersebut dapat

digunakan untuk mengidentifikasi performa dari struktur bangunan Hotel X

terhadap peraturan baru. Gambar 3.10 menampilkan fungsi Time History yang

digunakan untuk gempa desain dan gempa dengan periode ulang 2500 tahun.

Sedangkan Gambar 3.11 dan 3.12 berturut-turut menampilkan input beban gempa

desain dan gempa periode ulang 2500 tahun dengan analisis Nonlinear Time

History Direct Integration.

(a) (b)

Gambar 3.10. Fungsi Time History untuk Beban Gempa: a) Fungsi Time History

Gempa 2500 Tahun; b) Fungsi Time History Gempa Desain

23 Universitas Kristen Petra

(a)

(b)

Gambar 3.11. Input Beban Gempa Desain dengan Nonlinear Time History Direct

Integration: a) Beban Gempa Arah X; b) Beban Gempa Arah Y

24 Universitas Kristen Petra

(a)

(b)

Gambar 3.12. Input Beban Gempa 2500 Tahun dengan Nonlinear Time History

Direct Integration: a) Beban Gempa Arah X; b) Beban Gempa Arah Y

25 Universitas Kristen Petra

Pada tahap selanjutnya akan dimodelkan VSL Gensui Damper pada struktur

berupa nonlinear link property pada SAP2000. Analisis Respons Spektrum

dilakukan sebanyak empat kali, yaitu untuk gempa dengan periode ulang 2500

tahun dan gempa desain (gempa 2/3 2500 tahun), masing-masing pada arah x dan

y. Simpangan antarlantai pada titik pemasangan VSL Gensui Damper yang

dihasilkan dari masing-masing analisis Respons Spektrum tersebut kemudian

digunakan sebagai deformasi untuk menentukan parameter VSL Gensui Damper.

Gambar 3.13 menunjukkan fungsi Respons Spektrum yang digunakan untuk beban

gempa desain dan gempa 2500 tahun. Gambar 3.14 dan 3.15 berturut-turut

menampilkan input beban gempa desain dan gempa periode ulang 2500 tahun

dengan analisis Respons Spektrum.

(a) (b)

Gambar 3.13. Fungsi Respons Spektrum untuk Kupang: a) Gempa Desain;

b) Gempa 2500 Tahun

26 Universitas Kristen Petra

(a)

(b)

Gambar 3.14. Input Beban Gempa Desain dengan Analisis Respons Spektrum:

a) Beban Gempa Arah X; b) Beban Gempa Arah Y

27 Universitas Kristen Petra

(a)

(b)

Gambar 3.15. Input Beban Gempa 2500 Tahun dengan Analisis Respons

Spektrum: a) Beban Gempa Arah X; b) Beban Gempa Arah Y

28 Universitas Kristen Petra

Setelah struktur dianalisis terhadap gempa desain dan 2500 tahun dengan

Analisis Respons Spektrum, dapat diperoleh simpangan antarlantai pada titik

pemasangan damper yang kemudian akan digunakan untuk menentukan parameter

VSL Gensui Damper. Input parameter untuk pemodelan nonlinear link property

ditunjukkan pada Gambar 3.16, sedangkan pemodelan nonlinear link property

dapat dilihat pada Gambar 3.17. Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk

menentukan parameter VSL Gensui Damper yang kemudian digunakan sebagai

input untuk pemodelan nonlinear link property. Seluruh persamaan yang digunakan

pada contoh perhitungan berikut dapat dilihat pada Bab 2.

Contoh perhitungan :

Frekuensi bare model arah x = 1.031 Hz → = 1,153 ’ = 3,24

” = 1,139

Temperatur di lapangan = 26,9°C → = 0,9 ” = 0,92

Drift lantai 1 = displacement lantai 1 = = 9,35 mm

Strain ratio = 9,35/15 = 62,333% → K = 26,54 K’ = 516,1

K” = 132,9 heq = 0,32

Effective Stiffness → Keq = K × ×

= 26,54 × 1,153 × 0,9 = 27,54 kN/mm

Effective Damping → Ceq = heq / ’ × Keq

= 0,32 / 3,24 × 27,54 = 2,72 kN.s/mm

Stiffness → Ku = K’ × ×

= 516,1 × 1,153 × 0,9 = 535,56 kN/m

Damping Coefficient → Cd = K” × ” × ”

= 132,9 × 1,139 × 0,92 = 139,26 kN

Second Stiffness → Kd = ( × Keq – Cd) /

= (9,35 × 27,54 – 139,26) / 9,35 = 12,646 kN/mm

Post Yield Stiffness Ratio → r = Kd / Ku = 12,646 / 535,56 = 0,0236

Yield Strength → Qd = Cd / (1 – r)

= 139,26 / (1 – 0,0236) = 142,7 kN

29 Universitas Kristen Petra

(a)

(b)

Gambar 3.16. Input Parameter pada Pemodelan Nonlinear Link Property:

a) VSL Gensui Damper Arah X; b) VSL Gensui Damper Arah Y

30 Universitas Kristen Petra

Gambar 3.17. Pemodelan VSL Gensui Damper sebagai Nonlinear Link Property

pada SAP2000

VSL

Gensui

Damper

31 Universitas Kristen Petra

3.2. Flowchart Penelitian

Start

Memodelkan bangunan Hotel X pada SAP2000 v18, serta

memodelkan properti nonlinier menggunakan program CUMBIA

Analisis Nonlinear Time History Direct Integration gempa

desain (2/3 2500 tahun) dan gempa 2500 tahun

Pengambilan data displacement dan kerusakan

struktural (sendi plastis)

Memodelkan VSL Gensui Damper

Analisis Nonlinear Time History

Direct Integration

Pengambilan data displacement

dan kerusakan struktural (sendi

plastis)

Hasil dan Kesimpulan

Analisis Respons Spektrum

gempa desain (2/3 2500 tahun)

Finish

Analisis Respons Spektrum

gempa 2500 tahun

Memodelkan VSL Gensui Damper

Analisis Nonlinear Time History

Direct Integration

Pengambilan data displacement

dan kerusakan struktural (sendi

plastis)